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1、文献综述1.1电梯的概述1.1.1电梯的起源与发展随着城市建设的不断发展，楼群建筑不断增多，电梯在当今社会的生活中有着广泛的应用。电梯作为楼群建筑中垂直运行的交通工具与人们的日常生活密不可分。它起源于公元前236年的古希腊。当时阿基米德设计出一种人力驱动的卷筒式卷扬机，共造出三台，安装在妮罗宫殿里。人们把这三台卷扬机看作是现代电梯的鼻祖。事实上,早在公元前，我们的祖先和古埃及也都曾经使用了这种人力卷扬机。1831年英国人法拉弟发明电机以后，德国最早出现了用电力拖动的升降机电梯。电梯在美国发展很快，1889年美国纽约的“戴维斯特”大厅安装了第一批直流电动机与蜗轮蜗杆电梯，提升速度达到了0.5m/
2、s。1985年日本生产出世界上第一台螺旋式自动扶梯，使其明显减少了占地面积。1993年日本生产的12.5m/s世界上最高速的交流变频调速电梯已投入运行。当前，在电梯电力拖动方面，除了大容量电梯还采用直流拖动系统以外，用交流变频调速方式已成为高速电梯的主流。应用微机全面取代继电器控制逻辑实现闭环控制，进一步提高电梯的性能和可靠性，降低现场调试要求，是电梯控制技术的方向。电梯群控系统是现代电梯的技术的又一重要组成部分。它不但有完善的分区服务、运行监控、客流交通统计分析等功能，还具备故障诊断功能。在电梯品种方面，出现了双层电梯、大吨位的集装箱电梯等。为适应摩天大楼对电梯的特殊要求，目前正在研制无绳直
3、线驱动电梯。此外，用电子位置传感器取代机械选层器、用更先进的装置取代门安全触板、增设轿厢内通信设施以及轿厢非安全门区语音提醒和运行状态语音报告等装置，也是电梯技术现代化的体现。同时，更着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性，进而主张电梯、扶梯与大自然相协调，对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。至此，电梯进入了全面快速发展的新时期。1.1.2电梯的发展现状 1.国内的电梯行业的发展市场竞争激烈：电梯行业外商云集，国际上最大的电梯公司几乎全部进入我国，最先进的电梯产品争先在中国生产。美国的奥的斯，瑞士迅达、德国蒂森，日本三菱、日立、东芝、富士达灯世界最盛名的电梯公司在中国投资建厂
4、。中国电梯市场的特色已经不是国内企业的竞争,而是全球电梯行业的竞争。国内企业的实力不断增强：对外开放的政策和国外先进技术与先进管理的引进对国内电梯企业的发展产生了强大的推动作用，有力的促进了内资企业的技术进步。苏州江南、山东百斯特、浙江巨人、上海房屋设备总公司、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州申龙河东南液压电梯等优秀的内资企业并没有被各自企业挤出市场，反而现代化合资企业的示范作用使他们看清了自己的定位于出路，目前这些企业在管理、技术水平、产品质量、售后服务等方面均无逊色，不但在国内的电梯市场上占据了一席之地，而且产品出口到了东南亚、欧洲和美国。事实证明这些企业不但在国内市场而且在国际市场上，同样具有一
5、定的竞争实力。传统的电梯生产结构正在改变：在国外各大电梯公司纷纷进入我国的同时，国内配件生产企业如宁波欣达、宁波申菱、张家港润发、上海新时达、沈阳蓝光、等也迅速发展起来。不少配件生产企业的销售额已经超过了中等规模的整机生产企业。专业化生产具有质量好、价格低的优势，不但给生产能力较弱的中小型企业助了一臂之力，而且也给大型企业提供了降低成本的可能。零部件的社会化、专业化生产改变了“经济规模“的概念，使得企业能否赢利不在取决于生产能力的强弱，企业无论大小，只要有技术有人才，就有生存空间。今后的电梯市场会更加活跃：国内电梯的生产能力、产品质量和制造成本有很强的国际竞争力。我国电梯市场是很大的市场，也是
6、很挑剔的市场。中国的电梯用户不但对产品质量要求高，而且对新技术的接受很快，所以变频变压调速技术、无机房电梯、永磁同步拖动技术、计算机控制技术、远程监控技术等广泛推广。随着我国城市化，城镇化和村镇化建设步伐的加快，尤其是西部大开发的实施，住宅建设不见，商场、机场和地铁项目明细增多，住宅电梯、自动扶梯和自动人行道的需求量继续看好；电梯是一种售后服务工作量特别大的机电产品，其使用可靠性不但取决于产品的制造与安装，而且更大程度上取决于完善的维修和保养。在用电梯的总量的不断增加给维修服务业带来了发展机遇；配件的专业化生产对提高产品质量、降低生产成本具有十分积极的作用，受到了许多电梯公司和维修保养单位的欢
7、迎，仍然有发展空间。为了更好的适应市场要求，电梯企业目前应该注意进一步遵守市场行为规范,努力培育自主开发能力，组建完善的维修保养和售后服务网络，不断提高过长电梯和名族品牌的市场竞争力。2.国外的电梯业的发展当今世界，电梯的生产情况和使用数量已经成为衡量一个国家或地区建筑业及现代化程度的标志之一。现在，在发达国家，电梯的使用已经很普遍。全世界电梯的年需求量大概是15万台左右。并且预计未来世界年平均增长率为7%，而亚太地区为9%。世界上有名的几家电梯公司，包括：美国奥的斯公司、瑞士迅达公司、日本三菱公司和日立公司、芬兰科恩公司，其电梯产量已经占世界市场的51%。其中美国奥的斯公司和日本三菱公司是世
8、界上年产量最大的电梯生产企业。在亚洲，日本对电梯市场占有绝对优势，占有率约67%,远远超过我国。1.1.3电梯的发展趋势 1.智能化电梯智能群控系统将基于强大的计算机软硬件资源，如基于专家系统、模糊控制、神经网络、计算机图像监控的群控等。将智能控制方法与新兴科学(如最优控制、预测控制、模式识别、机器学习、计算机视觉等)进行结合是未来智能化电梯的发展方向。随着智能建筑的发展，电梯的智能群控系统将与大楼所有的自动化服务设备结合成整体智能系统。2超高速21世纪将会发展多用途、全功能的塔式建筑，超高速电梯继续成为研究方向。未来超高速电梯不仅速度会大大提高，舒适感也会有明显改善。3蓝牙技术广泛应用蓝牙技
9、术是一种全球开放的，短距无线通讯技术规范。它可通过短距离无线通讯把电梯各种电子设备连接起来，实现无线组网。这种技术将减少电梯的安装周期和费用，提高电梯的可靠性和控制精度，有利于把电梯归纳到大楼管理系统或智能化管理小区系统中。1.1.4电梯的结构电梯是机、电一体化产品。其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经,控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳拽引式结构，其机械部分由拽引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成；而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电
10、气安全保护等系统组成。1.拽引系统电梯拽系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。主要由拽引机，拽引钢丝绳，导向轮和反绳轮组成。拽引机为电梯的运行提供动力，由电动机，拽引轮，连轴器,减速箱，和电磁制动器组成。拽引钢丝的两端分别连轿厢和对重，依靠钢丝绳和拽引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型还可以增加拽引力。2导向系统导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。3门系统门系统有轿厢门，层门，开门，连动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口,由门扇和门导轨架等组成，层门设在层站入口处。开门机设在轿
11、厢上，是轿厢和层门的动力源。4轿厢轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。它是有轿厢架和轿厢体组成的。轿厢架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁，和斜拉杆等组成。轿厢体由厢底，轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定5重量平衡系统重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧拽引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。6电力拖动系统电力拖动系统由拽引电机，供电系统，速度反馈装置，调速装置等组成，它的作用是对电梯进行速度控制。拽引电机是
12、电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或者直流电机。供电系统是为电机提供电源的装置。速度反馈系统是为调速系统提供电梯运行速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连。调速装置对拽引电机进行速度控制。7电气控制系统电梯的电气控制系统由控制装置，操纵装置，平层装置，和位置显示装置等部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，设置在机房中的控制柜上。操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿厢准确平层的控制装置。所谓平层，是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时，欲使轿厢地坎与厅门地坎达到用平面的操作。位置显示装置。
13、是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门的指示灯，厅门指示灯还用尖头指示电梯的运行方向。8安全保护系统电磁制动器，装于曳引机轴上，一般采用直流电磁制动器，启动时通电松闸，停层后断电制动。强迫减速开关，其分别装于井道的顶部和底部，当轿厢驶过端站换速未减速时，轿厢上的撞块就触动此开关，通过电器传动控制装置，使电动机强迫减速。限位开关，当轿厢经过端站平层位置后仍未停车，此限位开关立即动作，切断电源并制动，强迫停车。行程极限保护开关，当限位开关不起作用，轿厢经过端站时，此开关动作。急停按钮，装于轿厢司机操纵盘上，发生异常情况时，按此按钮切断电源，电磁制动器制动，电梯紧急停车。厅门开关，每个厅门都装有门锁
14、开关。仅当厅门关上才允许电梯启动;在运行中如出现厅门开关断开，电梯立即停车。关门安全开关，常见的是装于轿厢门边的安全触板，在关门过程中如安全触板碰到乘客时，发出信号，门电机停止关门，反向开门，延时重新开门，此外还有红外线开关等。超载开关，当超载时轿底下降开关动作，电梯不能关门和运行。其它的开关，安全窗开关，钢带轮的断带开关等。1.2 论文的研究背景，内容及意义1.2.1研究背景随着城市经济的发展和大型和巨型楼宇越来越多建造，电梯应用得到了快速发展，在当今生活中扮演着重要的角色。电梯控制系统主要包括三种方式：继电器控制、微机控制、PLC控制。继电器控制由于技术老旧、故障率高基本已经淘汰；微机控制
15、对于小规模企业而言设计和制造成本高而且抗干扰能力弱；PLC控制方式以可编程控制器为控制单元，完成电梯的信号采集、运行状态和功能设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，该方法可靠性高、程序设计简单、维修方便、抗干扰能力强，已成为电梯系统中常用的控制方式。本系统就是基于以上认识，进行电梯系统设计的。1.2.2研究内容 1.本论文通过PLC控制设计来实现实验电梯的全自动化控制运行。电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯控制是一个人机交互式的控制系统，本论文利用西门子300的PLC，利用其丰富的基本及功能指令，通过程序设计来实现对电梯的控制。 2.研究如何通过组态技术设计
16、，实现电梯在运行过程中实时动态监控其运行状况以及检测其运行过程中的参数变化情况等等。3.研究基于计算机(PC)的PLC通讯原理与WNCC组态设计，实现计算机与下面的PLC通讯，同时通过组态运行能实现对对应通讯运行站号的PLC及电梯运行监控。4.研究群组电梯的调度算法并如何通过PC的PLC和WINCC组态设计实现多台电梯的仿真控制。 1.2.3研究意义由于可编程控制器(PLC)具有程序设计方便灵活，控制运行稳定可靠，生产规模较小，成本低、抗干扰能力强以及强大的网络通讯功能等特点，并与功能强大的组态及网络技术相结合更能实时监控电梯运行状况，当电梯出现故障时，电梯通过组态监控及网络向客户服务中心发出信号并使维保人员能及时准确了解电梯出现故障的原因及相关信息，客户的人身安全是否受到威胁，
